SPHEREx: o telescópio espacial capaz de descobrir gelo no sistema solar!

O que veríamos se pudéssemos mapear toda a história cósmica desde o Big Bang até hoje? Esta pergunta guiou o desenvolvimento de uma das missões mais ambiciosas da NASA: o SPHEREx.

Ilustração artística do telescópio espacial SPHEREx orbitando a Terra.

De onde viemos? Hoje, sabemos que eventos como a inflação cósmica, a formação das primeiras estrelas e a expansão do espaço moldaram o cosmos como o conhecemos. Mas como investigar esses eventos ocorridos bilhões de anos atrás? A resposta pode estar na luz infravermelha.

O telescópio espacial SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer) tem lançamento previsto para 2025. Seu objetivo é realizar um levantamento espectral completo do céu em luz infravermelha próxima, abrangendo comprimentos de onda entre 0,75 e 5 micrômetros.

O diferencial do SPHEREx é que ele observará todo o céu a cada seis meses, capturando dados espectrais de centenas de milhões de objetos celestes. Com isso, o SPHEREx será capaz de abordar três questões fundamentais: Como o universo evoluiu durante a inflação cósmica? Como as galáxias se formaram e evoluíram? Qual é a distribuição dos gelos orgânicos no sistema solar?

A inflação cósmica é uma teoria que propõe uma expansão extremamente rápida do universo frações de segundo após o Big Bang. Essa fase teria deixado impressões nas flutuações de densidade do universo primitivo, que mais tarde deram origem às galáxias.

O telescópio espacial SPHEREx vai investigar essas impressões medindo a distribuição tridimensional das galáxias no universo.

Ao analisar o espectro de luz de cada galáxia, será possível determinar seu desvio para o vermelho (redshift) e, portanto, sua distância e época no tempo cósmico. Com esse mapa 3D, cientistas podem comparar os dados observacionais com as previsões dos diferentes modelos de inflação.

Mais ainda, o SPHEREx terá sensibilidade para detectar não-gaussianidades primordiais, ou seja, desvios das flutuações de densidade que não seguem uma distribuição estatística perfeitamente aleatória. A presença dessas não-gaussianidades pode confirmar ou descartar modelos específicos da inflação.

Diferente de telescópios que produzem imagens em "cores reais", o SPHEREx observará o céu em centenas de bandas espectrais. Cada pixel do céu terá um espectro completo, permitindo aos cientistas identificar a composição química, a temperatura, a idade e a distância de cada objeto.

Com isso,

o SPHEREx poderá identificar mais de 100 milhões de galáxias, medir o brilho espectral de 450 mil milhões de pontos do céu e estudar aglomerados de galáxias, buracos negros, e quasares.

Além disso, o SPHEREx contribuirá com o estudo de exoplanetas, ao ajudar a caracterizar os discos protoplanetários (regiões de formação de planetas ao redor de estrelas jovens).

Um aspecto pouco conhecido, mas incrivelmente fascinante do SPHEREx, é seu foco em gelos orgânicos no sistema solar. Com seu espectro infravermelho, o telescópio poderá detectar sinais de moléculas como água, metano, amônia e álcool metílico em cometas e asteroides.

Esses dados ajudarão a responder perguntas como: quais ingredientes essenciais para a vida estavam presentes nos primórdios do sistema solar? Como esses materiais foram distribuídos entre os planetas e luas? E o mais instigante: poderiam ter sido transportados à Terra por cometas?

E o mais importante, apesar da distância, o SPHEREx não está sozinho. Seus dados serão usados em conjunto com outras missões, como o telescópio Euclid (ESA), o James Webb Space Telescope (JWST), e futuras missões de micro-ondas e ondas gravitacionais. Essa sinergia é essencial para cruzar informações e refinar modelos cosmólogicos.

Ao disponibilizar publicamente seu banco de dados, o SPHEREx inaugura uma nova era de astronomia de "Big Data", acessível para pesquisadores de todo o mundo. Estudantes, cientistas cidadãos e entusiastas poderão explorar esses dados para suas próprias descobertas.

Por isso, o SPHEREx representa mais que um avanço tecnológico. É uma nova forma de ver e entender o universo. Curioso para ver o universo em espectro total? Deixe suas perguntas e teorias nos comentários abaixo!

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Referências

DORÉ, O. et al. (2014). Cosmology with the SPHEREx All-Sky Spectral Survey. arXiv:1412.4872. Disponível em: https://arxiv.org/abs/1412.4872

KRIEK, M., & Conroy, C. (2013). The Dust-attenuated Spectral Energy Distributions of Galaxies. The Astrophysical Journal, 775(1), L16.

NASA (2022). SPHEREx: Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer. Disponível em: https://www.jpl.nasa.gov/missions/spherex

NASA Goddard (2023). How NASA’s SPHEREx Will Explore Big Bang to Present. Disponível em: https://www.nasa.gov/feature/how-nasa-s-spherex-will-explore-big-bang-to-present 

SPERGEL, D. et al. (2003). First-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Determination of Cosmological Parameters. Astrophysical Journal Supplement Series, 148(1):175–231.